山東省滕州市采煤坑地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀與治理方案研究

1道路破壞布局長期以來，我國巖石資源的開采和利用缺乏環(huán)境保護意識，存在“重開發(fā)、輕保護”的現(xiàn)象，忽視了礦產(chǎn)資源的生態(tài)環(huán)境保護和地質(zhì)形態(tài)景觀的保護。山石保護與保護的矛盾日益突出，造成了巨大的破壞和環(huán)境污染。全市有20多座山體受損，分布在11個城市，面積約600萬米。其中,位于鐵路、高速公路、國道、省道兩側(cè)以及重要工業(yè)區(qū)、居民生活區(qū)、生態(tài)風(fēng)景保護區(qū)等附近的損毀山體面積約為480萬m2,不但嚴(yán)重影響了我市生態(tài)和地質(zhì)地貌景觀,而且存在多處地質(zhì)災(zāi)害隱患。特別是京福高速公路是滕州市境內(nèi)一條主干道,也是進(jìn)出滕州的主要出入口之一,滕州段長約42km。由于多年來的亂采亂挖,以至于道路兩側(cè)山體、植被遭到了嚴(yán)重破壞,同時因采石殘留的不穩(wěn)定邊坡,局部地段多次發(fā)生巖體崩塌災(zāi)害,對居民、過往車輛、行人安全構(gòu)成較大威脅。分布于界河、龍陽鎮(zhèn)境內(nèi)京福高速公路兩側(cè)可視范圍內(nèi)的已毀山體,產(chǎn)生了地質(zhì)災(zāi)害隱患、生態(tài)地質(zhì)環(huán)境破壞、視覺污染等問題,給滕州市城市形象帶來了極大的負(fù)面影響,制約了經(jīng)濟社會的和諧發(fā)展,治理工作極為迫切和必要。2礦區(qū)造林背景根據(jù)滕州市采石坑地質(zhì)環(huán)境現(xiàn)狀特征,可以選擇采用危巖體清除、客土回填綠化和修建排水溝的綜合治理方案,使礦區(qū)地質(zhì)環(huán)境向良性轉(zhuǎn)化。其施工順序為危巖體清除→客土回填→植樹綠化→修建排水溝。2.1危巖體爆破設(shè)計主要位于界河治理區(qū)采石坑邊坡中上部區(qū)域。對已脫離母巖、體積較小的崩塌危巖體采取人工搬運的措施,體積較大者采用炸藥爆破,爆破之后再將小塊危巖體進(jìn)行清除,從而消除崩塌地質(zhì)災(zāi)害隱患,為后續(xù)施工提供安全保證。危巖體清除后,在50°~70°坡處設(shè)2級臺階,設(shè)計臺階寬5m,臺階高度5m。需要進(jìn)行清除的危巖體,預(yù)計清理搬運石塊總體積326m3。危巖體搬運或爆破后可直接堆放于陡崖邊坡坡腳處,為開挖臺階、客土回填工程減少一部分工作量。2.2小開采充填區(qū)回填區(qū)界河、龍陽治理區(qū)兩個采石坑陡崖下方開挖臺階處有較大的回填空間,因此可在采石坑臺階及坡角處進(jìn)行客土回填,將廢石堆積在臺階上,覆土,并進(jìn)行壓實。界河治理區(qū)回填區(qū)包括一大一小兩個采石坑,其中大采石坑回填區(qū)面積7394.8m2,最大回填高度為8.0m,回填方量59158m3,壓實方量30448m3;小采石坑回填區(qū)面積615.5m2,最大回填高度為5.0m,最大放坡長度為32.2m,回填方量1539m3,壓實方量1026m3。龍陽治理區(qū)回填區(qū)面積1023.8m2,最大回填高度為8.6m,回填方量8791m3,壓實方量2389.3m3。客土回填施工主要技術(shù)要求如下:1)在采石坑陡崖下方進(jìn)行回填,下部回填建筑工地基坑開挖風(fēng)化砂、建筑垃圾(不含生活垃圾、木料等有機物質(zhì)),上部0.5m填三類種植土,表層填0.4m營養(yǎng)土。2)回填時需采取分層壓實(碾壓、夯實)措施,使碾壓后的填土力學(xué)指標(biāo)達(dá)一定的要求,內(nèi)摩擦角φ≥28°。要求所選土料不同,應(yīng)采取合適的壓實方法。3)為保證邊坡的穩(wěn)定性,回填邊坡坡度應(yīng)控制在35°以下,同時修建排水溝以增加邊坡的穩(wěn)定性。4)回填結(jié)束后在綠化植樹前進(jìn)行回填土壓實及力學(xué)性質(zhì)檢測,不能滿足邊坡穩(wěn)定性要求的,要及時采取加固措施。2.3綠化2.3.1樹體及栽植選用由于滕州市采石坑地處城市遠(yuǎn)郊,且絕大部分地勢較高,土壤條件差,管理養(yǎng)護難度較大。因此在樹種選擇上主要以管理粗放、生長較快、耐瘠薄的喬、灌木為主,僅在重點區(qū)域點綴以觀花、觀葉植物?；{(diào)樹種:楊樹、槐樹、黑松、黃山欒。其他樹種:龍柏、白蠟、櫸樹、紫穗槐、黃櫨、臭椿、櫻花、碧桃、紫薇等。主要樹種特性如下:楊樹:落葉喬木,樹形美觀,葉片秀麗,生長速度快,適應(yīng)性強,喜光,喜濕,耐瘠薄、干旱,山溝、平原、階地以及短期積水地帶均可生長。生長迅速,萌芽力強,但壽命較短。栽植選用高度大于5m,胸徑4~5cm。櫸樹:榆科落葉喬木,干皮深灰色,光滑,樹干通直,枝葉茂密,葉片美麗,果形奇特,是良好的庭蔭樹種和工礦區(qū)的四旁綠化樹種?？癸L(fēng)力強,沿海栽植更具優(yōu)勢;生長快速,抗煙塵和有毒氣體,耐輕度鹽堿。栽植選用胸徑3~4cm,分枝點大于1.5m。欒樹:陰性樹種,較耐寒、耐干旱、抗煙塵、耐短期水浸?；ㄆ?~8月,花色金黃。花形奇特似燈籠,果色橘紅盈樹,秋葉橙黃色。栽植選用胸徑3~4cm,分枝點大于3m。黃櫨:落葉大灌木,常為小喬木狀。秋葉鮮紅,葉片光潔,是良好的秋日觀葉樹種。夏季,花后不孕花梗呈粉紅色,細(xì)羽毛狀,遠(yuǎn)觀如輕煙萬縷,繚繞樹冠,故又名煙樹。是良好的園林觀賞樹種?？购?、抗寒、耐瘠薄,為石灰?guī)r山地之主要樹種。栽植選用胸徑2~3cm?；睒?喬木,高達(dá)25m,樹冠圓形,干皮暗灰色,花淺黃綠色,排成圓錐花序。莢果串珠狀,長2~8cm,花期7~8月,果10月成熟。喜光,略耐陰,喜干冷氣候,在石灰性、酸性及輕鹽堿土上均可正常生長,耐煙塵。樹冠寬廣枝葉繁茂,壽命長而又耐城市環(huán)境,花富蜜汁,是夏季的重要蜜源樹種。栽植選用胸徑1~2cm。臭椿:落葉喬木,高達(dá)30m,樹皮較光滑,花成頂生圓錐花序,果長3~5cm,熟時淡褐黃色或淡紅褐色,花期4~5月,果9~10月成熟。喜光,適應(yīng)性強,很耐干旱、瘠薄,但不耐水濕,能耐中度鹽堿土,對微酸性、中性和石灰質(zhì)土壤都能適應(yīng),有一定的耐寒能力。樹干通直而高大,樹冠圓整如半球狀,頗為壯觀。葉大蔭濃,秋季紅果滿樹。栽植選用胸徑1~2cm。紫穗槐:叢生灌木,高1~4m,枝條直伸,青灰色,小葉長橢圓形,花小,藍(lán)紫色,成頂生密總狀花序。莢果短鐮形,花期5~6月,果9~10月成熟。喜干冷氣候,耐干旱能力也很強,能耐一定程度的水淹,對光線要求充足,能耐鹽堿。枝葉繁密,根部有根疣可改良土壤,枝葉對煙塵有較強的抗性故又可用作水土保持,被覆地面和工業(yè)區(qū)綠化用。栽植選用胸徑2~3cm。碧桃:落葉小喬木,花單生,花期3~4月,先葉開放。喜光,耐旱,喜肥沃而排水良好的土壤,不耐水濕。碧桃花爛漫芳菲,嫵媚可愛,盛開時節(jié)“桃之夭夭,灼灼其華”。栽植選用胸徑2~3cm。由于治理區(qū)地層巖性為斑狀細(xì)粒含黑云花崗閃長巖,是一種顯晶質(zhì)酸性深成巖。因此,樹種選擇上要以能適應(yīng)弱酸性環(huán)境的樹木為主。經(jīng)分析后選擇的主要樹種為刺槐、臭椿。2.3.2設(shè)置種植槽,進(jìn)行垂直下設(shè)置在回填邊坡頂部種植攀沿植物,在采石坑邊坡頂部開挖的平臺上設(shè)置種植槽,種植垂掛型的植物,形成上垂下攀之勢,以達(dá)到視覺上軟化邊坡的目的,使采石坑邊坡得以全面綠化。攀沿、垂掛型植物選擇爬山虎、常春藤、扶芳藤等。2.3.3栽植季節(jié)和栽植合理的栽植密度,是確保綠化景觀效果,形成合理、穩(wěn)定群體結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。為營造近自然的林帶景觀,使林帶充分發(fā)揮其生態(tài)效益,本設(shè)計種植點采用片林種植的形式,在石坑和山體上形成面積較大的色塊。其中山體疏林補植段采用自由式配置方式,種植點散而不亂,疏密有致,保持一定的種植密度,構(gòu)成大面積色塊。栽植季節(jié)選在春夏季,一般以頂“漿”栽植為好,但也要根據(jù)樹種特征確定栽培時間,對于發(fā)芽較早的松類等樹種,宜在土壤解凍時栽植;對發(fā)芽較晚的雜交楊類宜在腋芽萌動時栽植,并在第二年進(jìn)行補植。雨季補植應(yīng)注意掌握時機,以當(dāng)?shù)赜昙镜谝淮蜗峦赣觊_始,最好選在陰天和降雨前進(jìn)行,并應(yīng)縮短移植過程的時間,要隨掘、隨運、隨栽。在修整好的邊坡上種植時,刺槐按株行距1.5m,品字形栽植;臭椿按株行距1.5m,品字形栽植。另外,需種植爬山虎和常春藤等草類植物,從而更好地防止水土流失,達(dá)到較好的綠化效果。種植時樹種應(yīng)分片種植,刺槐種植在前排,臭椿種植在后排。2.4回填邊坡上地表排水系統(tǒng)在客土回填完成以后,為保證回填邊坡坡體的穩(wěn)定性,同時為了防止水土流失,應(yīng)在回填邊坡上部修建地表排水系統(tǒng)。這樣一方面可以有效防止降雨時水體對土層的沖刷,另一方面可以匯集地表水,不使地表水流入可能發(fā)生滑坡的范圍之內(nèi),增加回填邊坡的穩(wěn)定性。2.4.1滑坡排水治理工程從排水工程設(shè)置的位置和排除水的性質(zhì)來系統(tǒng)開展建設(shè),從頂層設(shè)計到采空工程以及從坡面排水防滲工程和坡體地下水排水工程分類及排放過程中的作用滑坡治理工程中,首先要把重點放在排水上,因為滑坡的發(fā)生80%~90%都與水的活動有關(guān)。滑坡排水治理工程從排水工程設(shè)置的位置及排除水的性質(zhì)可分為坡面排水防滲工程和坡體地下水排水工程兩類。根據(jù)治理區(qū)的實際情況,其變形破壞主要與降雨有密切關(guān)系,所以其排水治理方案選擇坡面排水防滲工程即地表排水工程,形式采用排水溝。2.4.2進(jìn)水口1.20.3m排除滑坡范圍內(nèi)外的地表水,對防治滑坡是非常必要的。排除滑體以外的地表水,以攔截和旁引為原則;排除滑體以內(nèi)的地表水,以防滲、盡快匯集和引出為原則。具體做法是在滑體內(nèi)布置樹枝狀排水系統(tǒng),排水溝間距20~30m一條。出水口位于滑坡體下方地勢低洼處,即排水溝匯集地表徑流后通過出水口將水排至滑坡體外。排水溝斷面形狀的設(shè)計應(yīng)考慮到山坡匯水面積和降雨量,尤其是暴雨時的降雨量。排水溝的結(jié)構(gòu)設(shè)計原則為:(1)排水溝的設(shè)計能力Qc≥設(shè)計流量Q;(2)對應(yīng)于設(shè)計流量的溝內(nèi)水流速度V不小于防淤速度Vmin且不大于溝渠的沖刷速度Vmax,排水溝斷面形式采用上寬下窄的梯形斷面,溝底寬度采用0.6m,上部寬度采用1.0m,根據(jù)排水溝斷面設(shè)計面積可計算出排水溝高度為0.7m。由于排水溝深度還應(yīng)高出相應(yīng)的計算水位0.2m,因此,排水溝高度可選定為1.0m,坡度采用1∶0.5。2.4.3排水管排水系統(tǒng)排水溝采用漿砌塊石砌筑,三合土墊層,水泥砂漿抹面,確保排水溝底部和側(cè)壁不滲漏。排水溝修建時,應(yīng)盡量順直。遇到山坡有凹地時,應(yīng)將凹地填平并夯實,避免發(fā)生固結(jié)沉陷。砂漿標(biāo)號不低于M10。排水溝的施工順序為:人工挖槽→三合土墊層→塊石砌筑→水泥砂漿抹面。三合土墊層厚度為15cm,其技術(shù)要求如下:(1)采用石灰、碎磚或碎石和砂拌合而成三合土。石灰應(yīng)為消石灰,碎磚或碎石的抗壓極限強度不應(yīng)小于50kg/cm2,其粒徑不應(yīng)大于60mm,且不得大于墊層厚度的2/3,并不得含有有機雜質(zhì)。三合土墊層在硬化期間應(yīng)避免受水浸濕。(2)三合土墊層采用先拌合后鋪設(shè)的方法,石灰、碎磚或碎石和